重构山体表面的非线性多重网格有限元反演算法

山体重构模型是由两个过程构成:一个是山体内部的热对流扩散过程,另一个是山体表面运动过程.前者是描述三位空间中岩石温度变化规律,后者则是描述二维空间中山体表面演变规律.山体表面重构过程归结为求解该耦合方程的反演问题.从数值计算的角度来讲,求解该问题会遇到一些困难,例如:优化非凸罚函数和大计算量的问题.为了避免这些问题,本文建议利用非线性多重网格有限元反演算法重构山体表面.数值算例表明该算法具有很好的稳定性和收敛性.

山体表面重构数值反演的同伦算法

本文主要研究山体表面重构过程.山体表面重构主要包括地球内部热流变化和地球表面运动规律两个过程,是三维对流扩散方程和二维山体表面运动方程的耦合,求解十分困难.为了模拟山体表面重构过程,还要对耦合方程进行反演研究,是一个大尺度非线性优化问题.为了克服对于初值的强烈依赖和非线性优化中存在的多极值难点,我们将同伦反演算法应用到山体表面重构模型,通过数值算例可以看出,本算法具有大范围收敛和较好的稳定特性.